Kvantifiering av intrakardiomyocytära och intramyocellulära lipider med eko-planar spektroskopisk bildtagning (EPSI)

Transkript

1 Kvantifiering av intrakardiomyocytära och intramyocellulära lipider med eko-planar spektroskopisk bildtagning (EPSI) Jan Weis 1, Morten Bruvold 2, Francisco Ortiz-Nieto 1, Håkan Ahlström 1 1 Akademiska sjukhuset, Uppsala 2 Philips Healthcare

2 Inledning Extra- och intracellulära och intrakardiomyocytära lipider (fett) Muskler Hjärta EMCL = extra-myocellular lipids IMCL = intra-myocellular lipids Cr = creatine TMA = trimethyl ammonium (choline containing compounds) Tau = taurine Szczepaniak LS et al, MRM 49: , 2003

3 Inledning Intramyocellulära lipider (fett) Zehnder et al, Proc. ISMRM, Miami, 2005 Krssak et al, Diabetes 47: , 2002 Förhållandet mellan insulinkänslighet M och koncentration av IMCL för icke diabetiska friska frivilliga. IMCLs betydelse i patogenesen för typ II diabetes mellitus: negativ korrelation mellan IMCL-koncentration och insulin-känslighet Sammanhang mellan IMCL-koncentration och fysisk aktivitet: 3 timmar med cycling ergometer, 50% of max workload. IMCL ändringar: ökning efter (relativ kort) fet diet ökning efter fasta ökning efter iv. lipid infusion minskning efter fysisk aktivitet

4 Inledning Kvantifiering av EMCL och IMCL Huvudproblem: spektralintensiteten för EMCL (dvs. fettdepåer och interstitiellt fett) är ~100 gånger högre än för IMCL minsta voxelstorleken är ~1 x 1 x 1 cm 3 i konventionell spektroskopi

5 Ändamål kvantifiera intramyocellulära lipider i skelettmuskler kvantifiera intrakardiomyocytära och intramyocellulära lipider

6 Metod Eko-planar spektroskopisk bildtagning (EPSI) med hög spatial upplösning 2D PRESS EPSI:

7 Metod FOV = 192 x 192 mm, Flex L coil Slice thickness = 15 mm matrix = 64 x 64 nominal voxel size = 3 x 3 x 15 mm TR/TE = 1500/38 ms NSA = 4 Meas. time = 2 x 6 min 27 s and 2 x 1 min 37 s unsuppressed water line (NSA = 1). Conventional 2D MRSI Meas. time = min (NSA = 1) and min for unsuppressed water line (NSA = 1). Green = shimming volume Yellow = Lac/Lip PRESS box (excitation volume) White = Cho PRESS box

8 Metod Forskningsprojektet med Philips: Echo Planar Spectroscopic Imaging Philips: puls-sekvens Akademiska/Uppsala univ.: experiment och data-behandling (rekonstruktion metoder & algoritmer/mjukvara) Philips utställning i ISMRM

9 Metod Philips utställning i ISMRM 2012 (Melbourne) och 2013 (Salt Lake City): Baltimore Univ. (J. Hoppkins) 2D EPSI, spectral matrix (64 x 64)!!! Measurement time: 8 (4) minutes Conventional MRSI: 102 minutes Uppsala Univ. (Akademiska) Univ. of Texas (Dallas) New Castle Univ. (UK)

10 Metod FOV = 192 x 192 mm, Flex L coil Slice thickness = 15 mm matrix = 64 x 64 nominal voxel size = 3 x 3 x 15 mm TR/TE = 1500/38 ms NSA = 4 Meas. time = 2 x 6 min 27 sec and 2 x 1 min 37 sec unsuppressed water line (NSA = 1). Conventional 2D MRSI Meas. time = min (NSA = 1) and min for unsuppressed water line (NSA = 1). Green = shimming volume Yellow = Lac/Lip PRESS box (excitation volume) White = Cho PRESS box

11 Metod ECG & respiratory triggering!!! Respiratory trigger delay = 350 ms ECG trigger delay = mid diastole, Td = 740 ms FOV = 192 x 192 mm, Flex L coil Slice thickness =15 mm, matrix = 64 x 64 nominal voxel size = 3 x 3 x 15 mm TR = ca 5000 ms, TE = 35 ms, NSA = 3 Meas. time = ca 2 x 16 min and 2 x 1 min 37 sec unsuppressed water line (NSA = 1). Conventional 2D MRSI Meas. time = ca 5.7 hours (NSA = 1) and ca 5.7 hours for unsuppressed water line (NSA = 1). Yellow = shimming volume Red = Lac/Lip PRESS box (excitation volume) White = Cho PRESS box

12 Resultat Volume of interests: oregelbunda former, icke kontinuerliga

13 Resultat Sex normala friska frivilliga Median-ålder: 30.5 år (intervall: 22-61) Body mass index: 23.3±1.5 kg/m 2 (intervall: ) IMCL-koncentration i soleus-muskel: 0.30±0.1 volym % (intervall: ) eller 3.6±1.2 mmol/kg wet weight (intervall: ).

14 Resultat Spatial matrix 64x64 (a) Fett-bild (epikarial fett) integral av spektral linje av fet (a) Vatten-bild - integral av vatten-linje. Svarta rutor visar VOIar. En normal frisk frivillig Innehåll av myokardiell-fett : VOI-1: 4.5% (% av vatten signal) VOI-2: 0.7% VOI-3: 1.8%

15 Sammanfattning 2D PRESS EPSI implementerades i 3T Philips Achieva magnetkamera. Data-bearbetning utvecklades. 2D PRESS EPSI av lipider med hög spatial upplösning är genomförbar i klinisk magnetkamera. 2D PRESS EPSI är ett effektivt verktyg för kvantifiering av små mängder av intrakardiomyocytära och intramyocellulära lipider.